近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員曾江源團隊在全球土壤水分站點的空間代表性及其影響因素研究方面取得進展，提出評估站點下墊面空間異質(zhì)性的新方法。這一方法可以更好地探討現(xiàn)有全球土壤水分站點在衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品驗證中的可用性，為衛(wèi)星土壤水分產(chǎn)品的有效驗證以及未來土壤水分站點的合理布設(shè)與應(yīng)用提供方法與依據(jù)。2月5日，相關(guān)研究成果以《全球土壤水分站點的空間代表性及其影響因素》（Spatial representativeness of soil moisture stations and its influential factors at a global scale）為題，發(fā)表在《國際電氣與電子工程師協(xié)會-地球科學(xué)與遙感學(xué)報》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。
衛(wèi)星微波遙感尤其是被動微波遙感是獲取大尺度土壤水分信息最有效的手段之一，但受衛(wèi)星傳感器天線尺寸的限制，存在空間分辨率低的問題。通常，地面站點觀測可以提供真實的土壤水分信息，被用于微波遙感土壤水分產(chǎn)品的精度驗證。然而，由于“像元（面）尺度”衛(wèi)星觀測與“點尺度”地面觀測存在巨大的空間尺度不匹配問題，致使驗證結(jié)果存在較大不確定性。這一不確定性主要歸結(jié)于衛(wèi)星像素內(nèi)的下墊面異質(zhì)性導(dǎo)致的站點空間代表性問題。但是，地表下墊面情況復(fù)雜多樣且缺乏衛(wèi)星像元尺度的土壤水分真值，使得有效量化全球土壤水分站點的空間代表性及其影響因素成為挑戰(zhàn)。
該團隊就全球尺度土壤水分站點空間代表性如何度量、地表下墊面的空間異質(zhì)性如何表征、空間異質(zhì)性如何影響站點空間代表性三方面展開了研究，采用擴展三重匹配技術(shù)實現(xiàn)對站點的空間代表性評估；利用空間異質(zhì)性指標和空間標準偏差，在全球尺度上量化了土壤質(zhì)地、地表類型、海拔和植被覆蓋度等四種地表下墊面影響因素的空間異質(zhì)性。同時，該團隊提出了考慮站點位置信息的下墊面異質(zhì)性度量新指標——站點相似面積比。這一新指標的優(yōu)勢在于同時考慮了衛(wèi)星像素內(nèi)環(huán)境因素的空間異質(zhì)性以及站點的下墊面情況。
進一步，該研究分析了全球322個站點的空間代表性與環(huán)境異質(zhì)性之間的關(guān)系。結(jié)果表明，地表類型是影響土壤水分站點空間代表性的主要因素。
該研究提出的站點空間代表性及其影響因素的評估框架具有普適性，可用于土壤水分觀測，亦可用于地表溫度、植被參數(shù)、積雪深度等其他地表參數(shù)，能夠更好地服務(wù)于衛(wèi)星產(chǎn)品的可靠性驗證與應(yīng)用。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員項目等的支持。
論文鏈接
數(shù)據(jù)信息
基于擴展三重匹配技術(shù)計算的全球322個土壤水分站點的空間代表性，數(shù)值（R）越大代表站點的空間代表性越好
（a）土壤質(zhì)地、（b）地表類型、（c）海拔和（d）葉面積指數(shù)LAI的空間異質(zhì)性全球分布
本文鏈接：全球土壤水分站點空間代表性及影響評估有新方法http://www.lensthegame.com/show-12-702-0.html
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